Co to są nanocząstki?

Nanocząstka jest ultra drobną cząstką o co najmniej jednym wymiarze między 1-100 nanometrów (nm). Jeden nanometr jest równy jednej miliardowej części metra. Dolna granica wielkości pomaga odróżnić cząstkę od losowych skupisk atomów. Górny limit jest największym, przy którym zwykle pojawiają się różnice właściwości związane z rozmiarem.

Ta definicja jest powszechnie akceptowana, choć jest nieco arbitralna. Opublikowano publikacje dotyczące nanocząstek w rozmiarach poza zakresem 1-100 nm. Tym, co sprawia, że ​​takie cząsteczki są interesujące dla naukowców, są unikalne właściwości materiału, które czasami wynikają z ich wielkości. Gdy cząstki przejawiają takie właściwości, prawdopodobnie będą uważane za nanocząstki, nawet jeśli nie mieszczą się dokładnie w określonym zakresie wielkości.

Niekoniecznie jest tak, że nanocząstka będzie wykazywać różnice właściwości od większych instancji tego samego materiału. Kiedy tak się dzieje, różnice właściwości mogą wynikać z efektów kwantowych. Prawdą jest również to, że w nanoskali cząstki materiału mają stosunkowo większą powierzchnię w porównaniu do swojej objętości. Odpowiednio większa odsłonięta powierzchnia może sprawić, że nanocząstki będą znacznie bardziej aktywne chemicznie. Może to być kolejna przyczyna ich nieoczekiwanych właściwości.

Kropka kwantowa to półprzewodnikowa nanocząstka o średnicy 1-20 nm. Jego struktura jest zasadniczo taka sama jak większych półprzewodników. Wyświetlane właściwości elektroniczne mogą się jednak bardzo różnić. Te właściwości są wynikiem efektu wielkości kwantowej. Kiedy wielkość fizyczna zbliża się do długości fali elektronu, związek między napięciem a przewodnością może być inny niż w większych skalach.

Złoto i srebro są stosunkowo obojętne w dużych ilościach. Jednak w nanoskali wykazują wyjątkowe właściwości katalityczne. Na przykład nanocząsteczki srebra są skutecznym antybiotykiem. Nanocząstki złota okazały się skuteczne w usuwaniu lotnych związków organicznych z atmosfery, nawet w temperaturze pokojowej.

Nanotechnologia zajmuje się wykorzystaniem unikalnych właściwości tych ultradrobnych cząstek do opracowania systemów działających na poziomie molekularnym lub atomowym. Uważa się, że szczególne właściwości cząstek mają potencjał w technologii komputerowej, medycynie i inżynierii środowiska. Mogą również tworzyć elementy składowe złożonych urządzeń zaprojektowanych do działania na poziomie mikroskopowym.

Wyrażono obawy dotyczące narażenia ludzi na nanocząstki. Badania na zwierzętach wykazały, że niektóre rodzaje nanocząstek mogą dostać się do mózgu i innych narządów podczas wdychania. Zgłaszano również zapalenie i zwłóknienie w płucach. Wybuch i pożar w miejscu pracy okazały się jednak głównym zagrożeniem dla tych cząstek.